Kalibrasi Pengukur Hujan Arduino: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Pengantar:

Dalam Instruksi ini kami 'membangun' pengukur hujan dengan Arduino dan mengkalibrasinya untuk melaporkan curah hujan harian dan per jam. Pengumpul hujan yang saya gunakan adalah alat pengukur hujan yang dirancang ulang dari jenis ember jungkit. Itu berasal dari stasiun cuaca pribadi yang rusak. Namun ada banyak Instructables hebat tentang cara membuatnya dari awal.

Instruksi ini adalah bagian dari stasiun cuaca yang saya buat dan merupakan dokumentasi dari proses belajar saya yang disamarkan sebagai tutorial:)

Karakteristik Pengukur Hujan:

• pengukuran curah hujan harian dan per jam dalam inci agar mudah diunggah ke Weather Underground.
• kode debouncing untuk sakelar magnetik tidak disertakan untuk menjaga agar kode tetap sederhana.
• menjadi lebih dari tutorial, produk jadi lebih merupakan prototipe dari prototipe.

Langkah 1: Beberapa Teori

Curah hujan dilaporkan/diukur dalam milimeter atau inci yang memiliki dimensi panjang. Ini menunjukkan seberapa tinggi, setiap bagian wilayah hujan mendapat hujan, jika air hujan tidak hilang dan terkuras habis. Jadi, curah hujan 1,63 mm berarti bahwa jika saya memiliki tangki datar dalam bentuk apa pun, air hujan yang terkumpul akan memiliki ketinggian 1,63 mm dari dasar tangki.

Semua alat pengukur hujan memiliki daerah tangkapan hujan dan pengukuran jumlah curah hujan. Daerah tangkapan air adalah daerah di mana hujan dikumpulkan. Objek pengukur akan menjadi semacam pengukuran volume untuk cairan.

Jadi curah hujan dalam mm atau inci adalah

tinggi curah hujan = volume hujan yang ditampung / daerah tangkapan air

Di penadah hujan saya, panjang dan lebarnya masing-masing 11 cm kali 5 cm memberikan area tangkapan 55 sq.cm. Jadi kumpulan 9 mililiter hujan akan berarti 9 cc/55 sq.cm = 0,16363… cm = 1,6363… mm = 0,064 inci.

Dalam pengukur hujan tipping bucket, tip ember 4 kali untuk 9 ml (atau 0,064… inci hujan) dan satu tip adalah untuk (9/4) ml = 2,25ml (atau 0,0161.. inci). Jika kita melakukan pembacaan per jam (24 pembacaan per hari sebelum reset) menjaga akurasi tiga digit signifikan sudah cukup baik.

Jadi, di setiap ujung/jatuh ember, kode mengaksesnya sebagai 1 urutan on-off-on atau satu klik. Ya, kami telah melaporkan 0,0161 inci hujan. Untuk mengulang, dari sudut pandang Arduino

satu klik = 0,0161 inci hujan

Catatan 1: Saya lebih suka Sistem Satuan Internasional, tetapi Weather Underground lebih memilih satuan Imperial/AS dan konversi ini menjadi inci.

Catatan 2: Jika perhitungan tidak cocok untuk Anda, pergilah ke Volume Curah Hujan yang memberikan bantuan sempurna untuk hal-hal seperti itu.

Langkah 2: Bagian untuk Proyek Ini

Sebagian besar bagian tergeletak di sekitar dan daftar yang adil (untuk formalitas) adalah

1. Arduino Uno (atau yang kompatibel lainnya)
2. Rain Gauge dari stasiun cuaca tua yang rusak.
3. Papan tempat memotong roti.
4. RJ11 untuk menghubungkan Rain Gauge saya ke papan tempat memotong roti.
5. 10K atau resistor yang lebih tinggi untuk bertindak sebagai resistor pull up. Saya telah menggunakan 15K.
6. 2 buah kabel jumper pria-ke-wanita
7. 2 kabel jumper pria-ke-pria.
8. Kabel USB; A Pria ke B Pria

Peralatan:

Jarum suntik (kapasitas 12 ml digunakan)

Langkah 3: Kolektor Hujan

Foto-foto kolektor hujan saya harus memperjelas banyak hal. Bagaimanapun, hujan yang jatuh di daerah tangkapannya disalurkan ke salah satu dari dua ember di dalamnya. Kedua ember jungkir dihubungkan seperti jungkat-jungkit dan saat berat air hujan (0,0161 inci hujan untuk tambang) menurunkan satu ember ke bawah, ember tersebut dikosongkan dan ember lainnya naik dan memposisikan dirinya untuk mengumpulkan air hujan berikutnya. Gerakan jungkir balik menggerakkan magnet di atas 'saklar magnet' dan sirkuit terhubung secara elektrik.

Langkah 4: Sirkuit

Untuk membuat sirkuit

1. Hubungkan pin digital #2 Arduino ke salah satu ujung resistor.
2. Hubungkan ujung resistor yang lain ke pin Ground (GND).
3. Hubungkan salah satu ujung jack RJ11 ke pin digital #2 Arduino.
4. Hubungkan ujung lain dari jack RJ11 ke pin +5V Arduino (5V).
5. Pasang pengukur hujan ke RJ11.

Sirkuit selesai. Kabel jumper dan papan tempat memotong roti membuat koneksi lebih mudah dibuat.

Untuk menyelesaikan proyek, sambungkan Arduino ke PC menggunakan kabel USB dan muat sketsa yang disediakan di bawah ini.

Langkah 5: Kode

Sketsa RainGauge.ino (tertanam di akhir langkah ini) dikomentari dengan baik dan jadi saya akan menunjukkan tiga bagian saja.

Satu bagian menghitung jumlah tip tip-bucket.

if(bucketPositionA==false && digitalRead(RainPin) == TINGGI){

… … }

Bagian lain memeriksa waktu dan menghitung jumlah hujan

if(now.minute()==0 && first == true){

hourlyRain = dailyRain - dailyRain_till_LastHour; …… ……

dan bagian lain membersihkan hujan untuk hari itu, pada tengah malam.

if(sekarang.jam() == 0){

harianHujan = 0; …..

Langkah 6: Kalibrasi & Pengujian

Lepaskan Rain Collector dari rangkaian lainnya dan lakukan langkah-langkah berikut.

1. Isi spuit dengan air. Saya mengisi milik saya dengan 10 ml.
2. Letakkan Rain Collector pada permukaan yang rata dan tuangkan air dari spuit sedikit demi sedikit.
3. Saya terus menghitung ember tip. Empat tip sudah cukup untuk saya, dan mengalirkan 9 ml dari jarum suntik. Menurut perhitungan (lihat bagian teori) saya mendapat jumlah 0,0161 inci hujan per tip.
4. Saya memasukkan informasi ini ke dalam kode saya di awal.

const double bucketAmount = 0,0161;

Itu saja. Untuk akurasi lebih, seseorang dapat memasukkan lebih banyak digit seperti 0,01610595. Tentu saja angka yang Anda hitung diharapkan bervariasi jika Rain Collector Anda tidak identik dengan milik saya.

Untuk tujuan pengujian

1. Hubungkan Rain Collector ke soket RJ11.
2. Hubungkan Arduino ke PC menggunakan kabel USB.
3. Buka monitor serial.
4. Tuang jumlah air yang diukur sebelumnya dan amati keluarannya saat jam selesai.
5. Jangan menuangkan air apa pun tetapi tunggu hingga satu jam berikutnya selesai. Hujan per jam harus nol dalam kasus ini.
6. Jaga agar PC dengan sirkuit terhubung tetap menyala semalaman dan lihat apakah hujan harian dan hujan per jam disetel ulang ke nol pada tengah malam. Untuk langkah ini, seseorang juga dapat mengubah jam PC ke nilai yang sesuai (untuk menonton output pada monitor serial secara langsung).

Langkah 7: Renungan & Ucapan Terima Kasih

Resolusi pembacaan curah hujan dalam kasus saya adalah 0,0161 inci dan tidak dapat dibuat lebih akurat. Keadaan praktis dapat menurunkan akurasi lebih lanjut. Pengukuran cuaca tidak memiliki akurasi mekanika kuantum.

Bagian dari kode dipinjam dari Lazy Old Geek's Instructable.